(57)【要約】【課題】  効率よく局所的に加温することが可能な加温装置を提供すること。【解決手段】  導体で構成され両端が閉塞された筒状の空胴共振器１と、この空胴共振器内に高周波電力を供給する高周波電力供給手段２，３と、この供給する高周波電力の周波数を制御する周波数制御手段４と、を備えると共に、空胴共振器１の少なくとも一方の端面に、空胴内に向かって突出する導体から成る内部突出部１１，１２を備え、空胴共振器１に供給される高周波電力の被加温体Ａによって特定される１又は２以上の共振周波数を予め記憶した共振周波数記憶手段を備えると共に、周波数制御手段４が、予め記憶された共振周波数のうち外部入力により選択された共振周波数の高周波電力を空胴共振器１に供給するよう高周波電力供給手段２，３の出力を制御する機能を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体で構成され両端が閉塞された筒状の空胴共振器と、この空胴共振器内に高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、この高周波電力供給手段から出力される高周波電力の周波数及び出力レベルを可変制御する主制御部と、を備えると共に、前記空胴共振器の少なくとも一方の端面に空胴内に向かって突出する導体から成る内部突出部を備え、
前記内部突出部に対向して被加温体を配置して、前記空胴共振器に供給した高周波電力により当該空胴共振器内に生じる電磁界の作用にて前記被加温体を加温する局所加温装置において、
前記被加温体によって特定される高周波電力の１又は２以上の共振周波数が予め記憶した共振周波数記憶手段を、前記主制御部に併設し、
この主制御部が、前記共振周波数記憶手段に記憶された共振周波数の内の一つを外部からの指令に応じて選択する共振周波数選択機能を有すると共に、この選択された共振周波数に基づいて前記高周波電力供給手段を駆動制御するようにした、ことを特徴とする局所加温装置。
【請求項２】
前記共振周波数記憶手段には、被加温体によって特定される高周波電力の１又は２以上の共振周波数と共にこれに対応した前記空胴共振器内に生じる電磁界分布にかかる情報も同時に記憶されている、ことを特徴とする請求項１記載の局所加温装置。
【請求項３】
前記共振周波数記憶手段に記憶された高周波電力用の共振周波数は、前記空胴共振器内に生じるＴＭモード又はＴＥモードに近似した電磁界分布を前記内部突出部と前記他方の端面との間に形成しうる共振周波数である、ことを特徴とする請求項１又は２記載の局所加温装置。
【請求項４】
前記共振周波数記憶手段に記憶された高周波電力用の共振周波数は、前記空胴共振器内に生じるＴＭモード又はＴＥモードに近似した電磁界分布のうち、疎密状態の電気力線の密領域が前記内部突出部と前記他方の端面との間に形成されうる共振周波数である、ことを特徴とする請求項１又は２記載の局所加温装置。
【請求項５】
導体で構成され両端が閉塞された筒状の空胴共振器と、この空胴共振器内に高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、この高周波電力供給手段から出力される高周波電力の周波数及び出力レベルを可変制御する主制御部と、を備えると共に、前記空胴共振器の少なくとも一方の端面に空胴内に向かって突出する導体から成る内部突出部を備え、
前記内部突出部に対向して被加温体を配置して、前記空胴共振器に供給した高周波電力により当該空胴共振器内に生じる電磁界の作用にて前記被加温体を加温する局所加温装置において、
前記空胴共振器に形成される電磁界分布であって前記被加温体の大きさ及び電気的特性等によって異なる電磁界分布を算定するに必要な情報が予め記憶された算定情報記憶部と、この算定情報記憶部に記憶された情報に基づいて前記被加温体にかかる電磁界分布を複数の共振周波数毎に演算し算定する演算部と、この演算の結果得られる電磁界分布をその共振周波数と対応させて記憶する共振周波数記憶手段とを前記主制御部に併設し、
この主制御部が、前記共振周波数記憶手段に記憶された共振周波数の内の一つを外部からの指令に応じて選択する共振周波数選択機能を有すると共に、この選択された共振周波数に基づいて前記高周波電力供給手段を駆動制御するようにした、ことを特徴とする局所加温装置。
【請求項６】
前記共振周波数記憶手段に記憶された情報を前記主制御部からの指令に応じて入力し表示する表示手段を、前記主制御部に併設したことを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の局所加温装置。
【請求項７】
導体で構成され両端が閉塞された筒状の空胴共振器と、この空胴共振器内に高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、この高周波電力供給手段から出力される高周波電力の周波数及び出力レベルを可変制御する主制御部と、を備えると共に、前記空胴共振器の少なくとも一方の端面に空胴内に向かって突出する導体から成る内部突出部を備え、
前記内部突出部に対向して被加温体を配置して、前記空胴共振器に供給した高周波電力により当該空胴共振器内に生じる電磁界の作用にて前記被加温体を加温する局所加温装置において、
前記被加温体によって特定される高周波電力の１又は２以上の共振周波数およびこれに対応した電磁界分布が予め記憶された共振周波数記憶手段と、前記被加温体における被加温領域の三次元位置及び形状等を含む加温位置情報が予め記憶された被加温領域記憶部とを、前記主制御部に併設し、
前記主制御部が、前記被加温領域記憶部に記憶された加温位置情報と前記共振周波数記憶手段に記憶された複数の分布情報とを順次照合し最適加温パターンを探索する加温パターン照合機能と、この加温パターン照合機能の作動により得られる最適加温パターンにかかる共振周波数を前記共振周波数記憶手段に記憶すると共にこれを最適共振周波数として選択する最適周波数選択機能とを備え、
この選択された最適共振周波数に基づいて前記高周波電力供給手段を駆動制御するようにした、ことを特徴とする局所加温装置。
【請求項８】
前記共振周波数記憶手段及び被加温領域記憶部に記憶された情報を前記主制御部からの指令に応じて入力し表示する表示手段を、前記主制御部に併設したことを特徴とする請求項７記載の局所加温装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加温装置にかかり、特に、空胴共振器内に配置された被加温体を、電磁波を用いて局所的に加温する加温装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特定の部位を加温する局所加温は、各種の技術分野で広く行われている。例えば、医療の分野では、高周波エネルギーを人体の患部に与えて加温し、血行障害、炎症性疾患、神経痛等の治療を行っている。
【０００３】
特に、癌組織（悪性腫瘍）は、熱に弱く、４２〜４３℃の温度で一定時間加温すると死滅することが医学的に認められているため、この熱的特性に着目し、上述した高周波エネルギーによる熱エネルギーを癌組織に加えることによって、その温度を上昇させて治療する温熱治療法（ハイパーサーミア）が行われている。
【０００４】
この電磁波を用いたハイパーサーミアは、使用する電磁波の周波数によって、（１）マイクロ波加温方式（数百ＭＨｚ帯）、（２）ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕａｎｃｙ）加温方式（数百ＭＨｚ）に大別される。前者（マイクロ波加熱方式）は、人体の表面付近（皮膚に近い箇所）に発生する表在性癌の治療には有効であるが、生体内での電磁波の減衰が大きいため、人体の内部深くに発生する癌組織を加温することが困難であり、深部癌に対してはその効果が期待できない。一方で、後者（ＲＦ加熱方式）のものを図１６（ａ）に示すが、一対の平面電極１１１，１１２で人体１００を挟んで加温するため、比較的深部に発生する癌組織１０１を死滅させることは可能である。しかし、被加温体である人体には、その体表面には脂肪層が存在し、この脂肪層組織は電気抵抗が高いために他の組織よりも強く加温される。従って、電極から離れた人体の深部組織に関しては十分に加温することが困難となり、いぜんとして深部癌には有効に対応することができない。
【０００５】
そこで、比較的、人体の深部に発生する癌に対応可能な加温装置が、下記の特許文献１に開示されている。この加温装置は、図１６（ｂ）に示すように、導体で構成された立体共振器２１０の空胴内に、空胴の一部を窪ませて、あるいは、空胴内に別個の導体を突出させて加温用の集中電界を発生する内部電極２１１，２１２を形成した立体共振器を用いて、当該共振器に高周波供給装置２１５にて高周波を供給して、内部電極２１１，２１２の間に配置した人体２００を加温する、というものである。そして、共振器の形状を、特に両端面に内円筒を形成した空胴円筒状にしている（符号２１１，２１２の内部電極を参照）。これにより、空胴共振器の壁面に内部の電磁界を囲むような形で高周波電流が流れており、上述したＲＦ型のものとは異なる電磁界が形成される。具体的には、電界が中央部に集中することとなり、これにより、中心軸近傍を局所的に加温することが可能となる。従って、体表面付近に脂肪層が存在したとしても、その脂肪層を超えて人体深部を加温することができ、深部癌の治療に利用することができる。
【０００６】
【特許文献１】特許第２６１４８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した内円筒が形成された空胴共振器では、人体深部まで加温することができるものの、体表面付近を含めて内円筒間を一様に加温してしまう、という問題が生じる。すなわち、加温対象が、人体の胃などの比較的深部に位置する組織であるにも関わらず、加熱が不要な体表面付近も加熱されてしまう、という問題が生じる。従って、上記従来例における加温装置では、加温箇所を局所的に加温してその位置制御を行うことができず、効率のよい加温を行うことが困難である。同様に、加温する領域を狭めたり広げたりするという制御を行うことも困難である。
【０００８】
さらに、上記従来例における空胴共振器を用いた加温装置では、電極間が一様に加温されるため、上述したように脂肪層が多い体表面付近では異常に加温されることから、体表面の冷却が必要となる。従って、図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、ボーラスと呼ばれる冷却部材（１１３，１１４あるいは２１３，２１４）を電極（１１１，１１２あるいは２１３，２１４）と人体（１００あるいは２００）の間に配置しており、さらに、冷却装置（図１６（ａ）で符号１１６）により冷却用の水を循環させていたため、装置構成が複雑になる、という問題も生じる。
【０００９】
このため、本発明では、上記従来例の不都合を改善し、より効率よく局所的に加温することが可能であり、容易に利用することができる加温装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明である局所加温装置は、導体で構成され両端が閉塞された筒状の空胴共振器と、この空胴共振器内に高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、この高周波電力供給手段から出力される高周波電力の周波数及び出力レベルを可変制御する主制御部と、を備えると共に、空胴共振器の少なくとも一方の端面に空胴内に向かって突出する導体から成る内部突出部を備え、
内部突出部に対向して被加温体を配置して、空胴共振器に供給した高周波電力により当該空胴共振器内に生じる電磁界の作用にて被加温体を加温する局所加温装置において、
被加温体によって特定される高周波電力の１又は２以上の共振周波数が予め記憶した共振周波数記憶手段を、主制御部に併設し、
この主制御部が、共振周波数記憶手段に記憶された共振周波数の内の一つを外部からの指令に応じて選択する共振周波数選択機能を有すると共に、この選択された共振周波数に基づいて高周波電力供給手段を駆動制御するようにした、という構成を採っている。
【００１１】
このとき、共振周波数記憶手段には、被加温体によって特定される高周波電力の１又は２以上の共振周波数と共にこれに対応した空胴共振器内に生じる電磁界分布にかかる情報も同時に記憶されている、という構成にすると望ましい。
【００１２】
また、共振周波数記憶手段に記憶された高周波電力用の共振周波数は、空胴共振器内に生じるＴＭモード又はＴＥモードに近似した電磁界分布を内部突出部と他方の端面との間に形成しうる共振周波数である、という構成にすると望ましい。
【００１３】
また、共振周波数記憶手段に記憶された高周波電力用の共振周波数は、空胴共振器内に生じるＴＭモード又はＴＥモードに近似した電磁界分布のうち、疎密状態の電気力線の密領域が内部突出部と他方の端面との間に形成されうる共振周波数である、という構成にすると望ましい。
【００１４】
このような構成にすることにより、空胴共振器内に配置される被加温体によって特定される共振周波数が装置内に記憶されているため、かかる共振周波数を選択することで被加温体を効果的に加温することができる電磁界分布を空胴共振器内に容易に発生させることができる。特に、予め記憶しておく共振周波数を、被加温体に応じてＴＭモードあるいはＴＥモードに近似する電磁界分布となる周波数を記憶しておくことにより、空胴共振器内の被加温体の位置、あるいは、被加温体の加温箇所に局所的に電気力線の密状態部分を集中させることができ、より効率よく被加温体を加温することができる。また、被加温体に応じて、空胴共振器内に生じる電磁界分布における電気力線の密状態部分が、空胴共振器の内部突出部から離間する位置に発生する共振周波数を予め記憶しておくことにより、被加温体の内部を集中的に加温することが可能となる。
【００１５】
そして、上記共振周波数と共に、かかる周波数において生じる電磁界分布にかかる情報も記憶しておくことで、各共振周波数における電磁界分布を参照して、より被加温体の加温対象部に適切な加温を行うことができる。
【００１６】
さらには、これによって内部突出部に被加温体を接触させて強力な高周波エネルギーを供給する必要がなくなるため、内部突出部と被加温体とを被接触に配置して加温することが可能となる。その結果、被加温体の内部を加温する際には被加温体の表面が不必要に加温されることを抑制でき、被加温体表面を冷却する冷却材を配置する必要もなくなり、装置の簡略化を図ることができる。
【００１７】
また、本発明である局所加温装置の別の構成としては、導体で構成され両端が閉塞された筒状の空胴共振器と、この空胴共振器内に高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、この高周波電力供給手段から出力される高周波電力の周波数及び出力レベルを可変制御する主制御部と、を備えると共に、空胴共振器の少なくとも一方の端面に空胴内に向かって突出する導体から成る内部突出部を備え、
内部突出部に対向して被加温体を配置して、空胴共振器に供給した高周波電力により当該空胴共振器内に生じる電磁界の作用にて被加温体を加温する局所加温装置において、
空胴共振器に形成される電磁界分布であって被加温体の大きさ及び電気的特性等によって異なる電磁界分布を算定するに必要な情報が予め記憶された算定情報記憶部と、この算定情報記憶部に記憶された情報に基づいて被加温体にかかる電磁界分布を複数の共振周波数毎に演算し算定する演算部と、この演算の結果得られる電磁界分布をその共振周波数と対応させて記憶する共振周波数記憶手段とを主制御部に併設し、
この主制御部が、共振周波数記憶手段に記憶された共振周波数の内の一つを外部からの指令に応じて選択する共振周波数選択機能を有すると共に、この選択された共振周波数に基づいて高周波電力供給手段を駆動制御するようにした、という構成を採っている。
【００１８】
このとき、上述した構成に加えて、共振周波数記憶手段に記憶された情報を主制御部からの指令に応じて入力し表示する表示手段を、主制御部に併設した、という構成にすると望ましい。
【００１９】
このような構成にすることにより、まず、空胴共振器内に配置される被加温体の電気的特性、空胴共振器内における位置、形状などの情報や、空胴共振器の電気的特性、形状などの情報から成る算定情報記憶部から、電磁界分布を算定するに必要な情報を読み出し、かかる情報に基づいて、シミュレーションにて任意の周波数の高周波電力を供給し、そのときの共振状態を調べ、各被加温体に応じて当該被加温体を加温するために適した共振点が特定される。このとき、算定された複数の共振周波数毎に電磁界分布も演算して算定し、かかる共振周波数と電磁界分布とを装置内に記憶する。これにより、その後、記憶された共振周波数を選択することで被加温体を効果的に加温することができる電磁界分布を空胴共振器内に容易に発生させることができる。特に、被加温体を加温装置に設定した状態で被加温体の情報を取得し、当該被加温体に適した共振周波数を検出してその周波数を加温に用いることができるので、迅速な加温動作を実現できる。
【００２０】
また、表示手段を併設することで、共振周波数と共にそのときの電磁界分布を視認することができ、加温操作時に、被加温体の加温箇所に応じたより適切な共振周波数を設定することができる。
【００２１】
さらに、本発明である局所加温装置の別の構成としては、導体で構成され両端が閉塞された筒状の空胴共振器と、この空胴共振器内に高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、この高周波電力供給手段から出力される高周波電力の周波数及び出力レベルを可変制御する主制御部と、を備えると共に、空胴共振器の少なくとも一方の端面に空胴内に向かって突出する導体から成る内部突出部を備え、
内部突出部に対向して被加温体を配置して、空胴共振器に供給した高周波電力により当該空胴共振器内に生じる電磁界の作用にて被加温体を加温する局所加温装置において、
被加温体によって特定される高周波電力の１又は２以上の共振周波数およびこれに対応した電磁界分布が予め記憶された共振周波数記憶手段と、被加温体における被加温領域の三次元位置及び形状等を含む加温位置情報が予め記憶された被加温領域記憶部とを、主制御部に併設し、
主制御部が、被加温領域記憶部に記憶された加温位置情報と共振周波数記憶手段に記憶された複数の分布情報とを順次照合し最適加温パターンを探索する加温パターン照合機能と、この加温パターン照合機能の作動により得られる最適加温パターンにかかる共振周波数を共振周波数記憶手段から最適共振周波数として選択する最適周波数選択機能とを備え、
この選択された最適共振周波数に基づいて高周波電力供給手段を駆動制御するようにした、という構成を採っている。
【００２２】
このとき、共振周波数記憶手段及び被加温領域記憶部に記憶された情報を主制御部からの指令に応じて入力し表示する表示手段を、主制御部に併設した、という構成にすると望ましい。
【００２３】
このような構成にすることにより、パターン照合機能及び最適周波数選択機能にて、共振周波数毎の電磁界分布と、被加温体の被加温領域とが、一致あるいは近接するような電磁界分布を生じさせる共振周波数が選択される。そして、選択された最適とされる共振周波数の高周波電力が空胴共振器に供給されるよう、装置自身が制御される。従って、被加温体の被加温領域を効率よく局所的に加温可能な共振周波数が自動的に決定されるため、的確な局所加温を実現することができる。また、このときの電磁界分布なども表示部に表示されるため、被加温体に応じて加温箇所が適切か否かをオペレータが確認することができ、装置の信頼度の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、予め被加温体に応じて特定される加温効率のよい共振周波数が装置に記憶されているため、かかる周波数を選択することで、他の箇所が不必要に加温されることを抑制しつつ、被加温体の加温箇所のみを局所的に加温することができる。また、これにより、被加温体を内部突出部から離間させて配置させることができるため、被加温体表面に冷却材などを配置する必要がなく、装置の簡略化を図ることができる。また、上述したように効率よく被加温体を局所加温することができる共振周波数を算出することができ、これを記憶して加温時に設定することで、迅速かつより効率的な加温を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、被加温体が配置された空胴共振器に高周波電力を供給して、これにより空胴共振器内に生じた電磁界の作用にて、被加温体を局所的に加温することに好適な局所加温装置である。特に、本発明は、被加温体が人体に生じた腫瘍部である場合には、かかる腫瘍部を局所的に癌組織が死滅する温度に加温することができ、かかる用途において特に優れた効果を有する。以下、その構成、作用、効果について、各実施例において詳述する。なお、以下に説明する被加温体は、人体であることに限定されない。例えば、被加温体を食品とし、かかる食品の内部などの特定箇所を局所的に加温することに本発明を用いてもよい。
【実施例１】
【００２６】
本発明の第一の実施例を、図１乃至図７を参照して説明する。図１は、本発明である局所加温装置の構成を示す概略図である。図２乃至図７は、空胴共振器１内に生じる電磁界分布の様子を示す説明図である。
【００２７】
（構成）
本発明である局所加温装置は、図１（ａ）に示すように、導体で構成され両端が閉塞された筒状の空胴共振器１と、この空胴共振器１内に高周波電力を供給する高周波電力供給手段である安定化電源２及びＲＦアンプ３と、この供給する高周波電力の周波数及び出力レベルを制御する主制御部であるコントロール部４と、を備えている。また、上記装置全体の動作を制御するコンピュータ５も備えている。以下、各構成について詳述する。
【００２８】
（空胴共振器）
本発明で用いる空胴共振器１は、図１（ｂ）の断面図に示すように、その外形は円筒形状であり、その両端部が閉塞されている。すなわち、内部が空胴の円柱形状となっている。そして、その両端面の内側には、空胴内に突出する内部突出部１１，１２がそれぞれ対向して備えられている。この内部突出部１１，１２は、本実施例では、内円筒形状である。従って、これら内部突出部１１，１２の突出端面１１ａ，１２ａは円形状になっている。そして、この空胴共振器１は導体で形成されており、内部突出部１１，１２も導体で形成されている。なお、この内部突出部１１，１２は、マイクロ波の分野ではリエントラントと呼ばれるものであり、図１（ｂ）に示す空胴共振器は、この分野における通常の知識を有する者において、リエントラント型空胴共振器と呼ばれているものである。
【００２９】
また、空胴共振器１の一端面（図１（ｂ）では上側に位置する端面）には、ループアンテナ１３が備えられており、上述した安定化電源２、ＲＦアンプ３から高周波電力が供給されるようになっている。このループアンテナ１３を介して、空胴共振器１内部に電磁波が供給されることとなる。
【００３０】
また、空胴共振器１の側壁面には、外部に通ずる２つの穴が形成されており、かかる穴を通じて外部から被加温体である人体Ａが、空胴共振器１内に配置される。そして、人体Ａの加温対象となる箇所（符号ａ）が予めわかっている場合には、その加温対象部ａが内部突出部１１，１２の間に位置するように配置する（図１（ｂ）参照）。
【００３１】
ここで、空胴共振器１は、円筒形状に限定されるものではない。共振器の軸方向に垂直な断面が方形あるいはその他の形状の筒状体であってもよい。また、内部突出部１１，１２の形状も同様に、円筒（円柱）形状に限定されるものではない。さらには、内部突出部１１，１２は、空胴共振器１の両端面（上底面、下底面）それぞれに備えられていることに限定されない。いずれか一方の端面にのみ形成されていてもよい。かかる場合には、一の内部突出部と他方の端面との間に被加温体Ａの加温対象部ａが位置するよう配置するとよい。
【００３２】
（コントロール部）
そして、コントロール部４は、周波数可変発振器（図示せず）とインピーダンス整合器（図示せず）とから成る。これら各機器は、空胴共振器１内に供給される高周波電力の周波数の調整及びインピーダンスの制御を行うよう作動する。これは、空胴共振器内の共振周波数は、内部に挿入される物体の状態により変化するため、空胴共振器内に有効に電力を供給するためには空胴共振器１内の共振周波数と励振周波数を一致させる必要があり、また、アンプと空胴共振器のそれぞれの入力インピーダンスは異なるので、高周波電力を空胴共振器内で有効に消費できるためには整合をとる必要があるからである。また、コントロール部４の出力では、電力が小さく、挿入物体を十分に加温できないので、ＲＦアンプで加温可能な電力に増幅する。
【００３３】
また、本実施例におけるコントロール部４には、内部にＥＥＰＲＯＭなどのメモリからなる記憶部（図示せず）を備えており、後述するように、予め被加温体Ａによって特定される１又は２以上の共振周波数が記憶されている。すなわち、共振周波数記憶部（共振周波数記憶手段）が構築されている。また、この共振周波数記憶部には、共振周波数に対応した空胴共振器１内に生じる電磁界分布にかかる情報も記憶されている。この電磁界分布情報は、例えば、電磁界分布における電気力線や磁力線の形状や、そのときの温度分布を表す画像情報であったり、あるいは、ＴＭモード、ＴＥモードを特定する情報である。但し、この共振周波数記憶部は、コントロール部４内に構築されていることに限定されず、例えば、このコントロール部４にてデータの読み書きが可能な上述したコンピュータ５内に構築され、共振周波数や電磁界分布にかかる情報が記憶されていてもよい。なお、この共振周波数記憶部に記憶されている共振周波数や電磁界分布にかかる情報は、このコントロール部４の指令にて、後述するように、コンピュータ５のディスプレイである表示部に表示される。
【００３４】
さらに、コントロール部４には、上記記憶された共振周波数を選択する操作部も備えられていて、記憶されている共振周波数の内の一の周波数が選択可能である（共振周波数選択機能）。そして、共振周波数が選択されることで、かかる周波数の高周波電力を空胴共振器１に供給するよう、上記周波数可変発振器にて、安定化電源２、及び、ＲＦアンプ３からの出力を制御する。なお、上記予め記憶される共振周波数の詳細については後述する。
【００３５】
（コンピュータ）
また、コンピュータ５は、コントロール部４で行う周波数の走査及びインピーダンスの整合等、装置全体の制御を行う機能を有している。また、コントロール部４に記憶された共振周波数や電磁界分布情報を、コントロール部４からの指令に応じてディルプレイに表示する機能を有する。例えば、被加温体Ａを空胴共振器１内に配置して、加温準備が整い、コントロール部４にて高周波電力を供給できる状態になると、共振周波数やそのときの電磁界分布情報がディスプレイに表示される。そして、オペレータはかかる共振周波数と電磁界分布を見て、被加温体Ａの加温対象部ａに最も適した局所加温を実現できる共振周波数を選択することができ、コントロール部４に備えられた操作部を操作して、かかる共振周波数の高周波電力を供給することができる。
【００３６】
（加温原理）
ここで、上記構成の加温装置の加温原理を、図２（ａ）の空胴共振器１内の電磁界分布を示す概略図を参照して説明する。ここで、実線矢印（Ｙ１）は電気力線を示し、波線矢印（Ｙ２）は磁力線を示す。
【００３７】
この図に示すように、空胴共振器１内の内部突出部１１，１２の端面間には、一種のコンデンサが形成された状態になり、電界が集中的に生じ、また、その電界の周囲には同心円状の磁界が発生している。さらには、空胴共振器壁面には高周波電流が流れている。従って、この点が従来におけるＲＦ容量結合型加温方式（従来例にて説明した図１６（ａ）参照）の電極が形成する電磁界とは異なる。すなわち、内部突出部１１，１２の電界が大きくなり外側に広がると、この電界を取り囲んでいる磁界が小さくなるため、共振器壁面に流れる高周波電流も小さくなる。このため、内部突出部１１，１２の端面間の電流も小さくなり、外側に広がった電界は中央部に押し戻され安定する。このように、空胴共振器では、内部突出部１１，１２の電界が大きくなると高周波電流の作用で、電界が中央部に押し戻されるため、内部の電界が中央部の電界が最も大きく、外側すなわち半径方向に向かって急激に減少する分布となる。そして、かかる電界の作用により、被加温体自身の分子の摩擦熱で当該被加温体が加温されることとなる。
【００３８】
（共振周波数）
ここで、本発明である局所加温装置にて設定される共振周波数について詳述する。図２（ａ）に示す電磁界分布はある共振周波数におけるものであるが、空胴共振器内にはその共振周波数に応じて種々の電磁波モードが発生する。例えば、図２（ａ）では、空胴共振器１が内部突出部１１，１２を有しない両端が閉塞された円筒状である場合において生じる電磁界分布であるＴＭ０１０モードに近似した電磁界分布になっている。このように、本発明における内部突出部（内円筒）１１，１２が形成された空胴共振器であっても、共振時には内部突出部が形成されていない円筒空胴共振器において生じる種々の電磁界分布、例えば、電波の進行方向（ｚ軸方向）に磁界成分を持たないＴＭｍｎｌモードや、電波の進行方向（ｚ軸方向）に電界成分を持たないＴＥｍｎｌモードに近似した電磁界分布が形成される。ここで、円筒空胴共振器における電磁界分布の一例を、図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）（１）はＴＥ１１１波形、（２）はＴＥ０１１波形、（３）はＴＭ０１１波形、（４）はＴＭ１１１波形である。このような波形に近似する電磁界分布が、図２（ａ）に示す内部突出部１１，１２が形成された空胴共振器においても生じることとなる。なお、図２（ｂ）（１）〜（４）においては、それぞれ中央に示した図は、円筒形状である円筒空胴共振器の軸が図２（ｂ）にて横方向に向くよう配置してその中央で断面したときときの図である。そして、そのときの軸方向の中心付近の断面図を左側に示し、右側端面付近の断面図を右側に示す。このとき、図２（ａ）と同様に、実線矢印が電気力線を示し、点線矢印が磁力線を示す。
【００３９】
このように図２（ａ），（ｂ）を見てわかるように、ある共振周波数に設定した時に生じる上記各モードの電磁界分布においては、当該電磁界分布を構成する電気力線に疎密状態が生じる。このとき、この電気力線が密状態となる箇所においては電界が強く作用することとなるため、かかる箇所に配置された被加温体の分子移動が活発になり、その摩擦熱により加温されることとなる。従って、上述した予めコントロール部４に記憶する共振周波数は、上述した各モードに近似する電磁界分布を生じさせる周波数を予めシミュレーションや理論計算にて求め、記憶しておく。特に、人体Ａが被加温体であって、加温対象部ａが胃などの内部組織である場合には、上述した電気力線の密状態部分を、空胴共振器１の内部突出部１１，１２から離間した位置に発生させるＴＭ，ＴＥモードに近似した電磁界分布となる周波数を予め算定して、記憶しておくとよい。
【００４０】
ここで、空胴共振器１内に被加温体を配置したときの状態をモデル化して、所定の共振周波数を供給した場合の電磁界分布の発生例、具体的には、この分布に対応した加温熱エネルギー分布を図３乃至図４に示す。なお、電磁界分布は、以下の数（１）〜（３）式の波動方程式を３次元有限要素法を用いて求めることができる。
【００４１】
【数１】
2005230278.tif 000003
【００４２】
【数２】
2005230278.tif 000004
【００４３】
【数３】
2005230278.tif 000005
【００４４】
また、この電磁界分布の計算結果から加温熱エネルギー分布を数（４）式を用いて求める。
【００４５】
【数４】
2005230278.tif 000006
【００４６】
さらには、空胴共振器内に配置される被加温体Ａである人体の温度分布は、数（５），（６）の生体熱伝導方程式を三次元有限要素法を用いて求めることができる。
【００４７】
【数５】
2005230278.tif 000007
【００４８】
【数６】
2005230278.tif 000008
【００４９】
ここで、Ｗｈ：電磁波による加温熱エネルギー、Ｗｃ：血流による冷却熱量、ρ：体積密度、ｃ：比熱、κ：熱伝導率、Ｆ：組織内の血流量、Ｍ：代謝熱、Ｍｏ：基礎代謝熱、Ｔｂ：血液温度、である。
【００５０】
そして、まず、内部突出部１１，１２が形成されてない円筒空胴共振器の電磁界分布に基づいて当該空胴共振器内における電界強度分布を解析により求めたものを図３に示す。図３（ａ）はＴＭ０１０モード、図３（ｂ）はＴＭ０１１モード、図３（ｃ）はＴＥ１１１モードのものを示しており、これらの図においては、網掛け濃度が濃くなるにつれて電界強度が高くなっていることを示している。このように、各モードにおいて、空胴共振器内の電界分布は、その箇所に応じて異なる。従って、内部突出部１１，１２が形成された空胴共振器１内部にもこれらに近似した電磁界分布が生じれば、かかる分布に加温対象部ａを対応させて空胴共振器内部に被加温体Ａを適切に配置することで、加温対象部ａを局所的に効率よく加温することが可能となることがわかる。逆に、それ以外の箇所が不必要に加温されることを抑制することができる。
【００５１】
続いて、内部突出部１１，１２を備えた空胴共振器１内に被加温体Ａを配置した場合に、当該空胴共振器１内の電磁界分布を求めて、その温度分布を算出したものを図４乃至図７に示す。これらの図においては、内部突出部１１，１２間に円柱形状の被加温体Ａを配置したときの様子をシミュレーションしたものであり、円柱形状である被加温体Ａの軸を、内部突出部１１，１２の軸方向と同じ方向に向けて配置している。すなわち、内部突出部１１，１２の端面と、円柱形状である被加温体Ａの端面とが対面するよう配置されている。また、各図の右側（各（ｂ）図）に、左図（各（ａ）図）における被加温体Ａを軸方向の中央で断面したときの温度分布を表す。
【００５２】
そして、図４は共振周波数が１５１．３ＭＨｚであり、図５は３８９．０ＭＨｚ、図６は４７３．５ＭＨｚ、図７は７５８．０ＭＨｚのときのものである。そして、これらの図においては、濃度が濃く表されている箇所ほど温度が高くなっており、その最高温度は４３℃である。これらの図に示すように、内部突出部１１，１２間に加温箇所、すなわち、電気力線の密状態部分が集中する箇所が点在する電磁界分布（温度分布）になる共振周波数が存在する。例えば、図４，５においては被加温体の中央に高温部（４２〜４３℃）が生じ、また、図６，７では円筒形状である被加温体の中央から左右上下にずれた箇所に高温部が生じる。従って、被加温体Ａの癌組織が存在する加温対象部ａの位置に応じて、当該位置に４２〜４３℃に加温されうる高温部が位置するような共振周波数を予めコントロール部４に記憶し、これを操作者が選択する、あるいは、コンピュータプログラムにて自動的に選択されることで、空胴共振器内の被加温体の位置、あるいは、被加温体の加温箇所に局所的に電気力線の密状態部分を集中させることができ、より効率よく被加温体を加温することができる。また、このとき、内部突出部１１，１２から被加温体Ａを離間させて配置しても、電磁界の作用により有効に内部のみを加温することができるので、その表面に冷却材などを配置する必要が無く、装置構成の簡略化を図ることができる。このとき、特に、被加温体が人体である場合には、接触物がないため、治療時の患者の心理的な不安を抑制することもできる。
【００５３】
なお、予め記憶された共振周波数に設定した後は、上述したように、コントロール部４内部に備えられた周波数可変発振器（図示せず）とインピーダンス整合器（図示せず）により、小電力（例えば５Ｗ以下）の加温状態でインピーダンス調整（マッチング調整）を行い、より適切な共振周波数を設定するよう微調整を行う。そして、調整後の周波数で供給する高周波電力を大きくし、加温治療を行う。
【実施例２】
【００５４】
次に、本発明の第二の実施例について、図８乃至図１４を参照して説明する。本実施例における発明は、被加温体Ａに応じて特定される共振周波数を算出して記憶する装置が局所加温装置に組み込まれている。そして、算出された共振周波数は、上述したコントロール部４にて選択可能であり、被加温体Ａを加温する際に選択されることにより、かかる周波数の高周波電力が空胴共振器に供給される。
【００５５】
この共振周波数を算出する装置は、上述した加温装置を構成するコンピュータ５にて構成されていてもよく、別のコンピュータにて構成されていてもよい。本実施例では、図１に示すコンピュータ５にて構成されていている場合を説明する。
【００５６】
図８に、共振周波数を算出する装置であるコンピュータ５の構成を示す。この図に示すように、共振周波数算出装置は、演算部７（ＣＰＵ）と記憶部８（メモリあるいはハードディスク）を有する一般的なコンピュータである。
【００５７】
そして、記憶部８には、共振器情報記憶部８１と、被加温体情報記憶部８２とが形成されており、共振器情報記憶部８１には空胴共振器の電気的特性や形状の情報を含む共振器情報が、被加温体情報記憶部８２には被加温体の電気的特性や空胴共振器内における配置位置、被加温体自体の形状の情報を含む被加温体情報が、予め記憶されている。すなわち、被加温体の大きさ及び電気的特性等によって異なる電磁界分布を算定するに必要な情報が予め記憶されている（算定情報記憶部）。ここで、空胴共振器及び被加温体の電気的特性情報とは、例えば、誘電率及び導電率である。さらに具体的には、上記共振器情報や被加温体情報は、上記実施例１で説明した（数１）〜（数６）を用いて電磁界分布、温度分布を解析するために必要なパラメータである。
【００５８】
また、コンピュータ５の演算部７には、以下の処理を実現する処理部が構築されている。なお、各処理部は、各処理を実現するための指令が記述されたプログラムが演算部であるＣＰＵに組み込まれることにより実現される。
【００５９】
そして、演算部７には、上記共振器情報記憶部８１に記憶された共振器情報と、被加温体情報記憶部８２に記憶された被加温体情報とを用いて、所定の周波数を模擬的に供給して、そのときに空胴共振器内に生じる電磁界分布を算出する電磁界分布算出部７１が構築されている。この電磁界分布算出部７１は、実施例１でも説明したように、三次元有限要素法により所定の周波数の高周波電力を供給した場合に空胴共振器内に生じる電磁界分布を算出し、さらに、その結果を用いて、同じく三次元有限要素法により温度分布を算出する。すなわち、共振器と被加温体との種々のデータを用いて、高周波を供給したときの空胴共振器内の電磁界分布、及び、温度分布のシミュレーションを行う。
【００６０】
また、演算部７には、上述したようにシミュレーションを行い、空胴共振器内における共振点を見つける共振状態判別部７２が構築されている。かかる共振状態の判別も、あらゆる周波数の高周波電力を供給した際における空胴共振器内の状況を有限要素法解析にて算出して、共振する周波数を検索する。
【００６１】
また、演算部７には、上記共振状態判別部７２にて検出された共振周波数を記憶部８に記憶する共振周波数記憶処理部７３が構築されている。これに応じて、算出された共振周波数を記憶する共振周波数記憶部８３が記憶部８に構築されている。これにより、シミュレーションにて算出された、被加温体Ａの電気的特性や位置、形状になどに応じて特定される１又は２以上の共振周波数が記憶され、実施例１に開示した加温装置に予め記憶しておくことができる。このとき、各共振周波数において生じる電磁界分布のかかるデータも、共振周波数と共に共振周波数記憶部８３に記憶する。これにより、上述したように、後の加温時に、共振周波数と共にそのときの電磁界分布を表示部に表示することで、被加温体の加温箇所を加温することに適した電磁界分布を生じる共振周波数を選択設定することが可能となる。
【００６２】
なお、各被加温体Ａに応じて特定された共振周波数は、上述したように、その電磁界分布がＴＥモード、あるいは、ＴＭモードに近似した電磁界分布となっているため、かかる電磁界分布による加温部分が局所的になっていることがある。従って、このような共振周波数だけを記憶していたとしても、予め各共振周波数における電磁界モードの特性を認識していることにより、被加温体に適切な共振周波数を選択でき、局所加温を実現することができる。
【００６３】
ここで、シミュレーションの段階で特定の共振周波数における加温箇所を特定しておくには、以下に示すように、共振周波数を探すだけでなく、そのときの電磁界分布を調べておく必要がある。このため、本実施例におけるコンピュータ５の記憶部８には、さらに、空胴共振器１が内部突出部１１，１２を有しない両端が閉塞された筒状である場合に当該空胴共振器内に生じる電磁界分布であるＴＭモードあるいはＴＥモードを表す電磁界分布情報と、このＴＭモードあるいはＴＥモードを表す電磁界分布に近似しているか否かの判断基準となる予め定められた近似判断基準情報と、を予め記憶した電磁界分布記憶部８４が構築されている。ここで、電磁界分布情報とは、上述した各モードを区別できる特徴データ、例えば、電気力線が密状態になる箇所を特定するデータや、かかる電磁界分布に基づいて算出される温度分布の温度特性データである。あるいは、電磁界分布や温度分布の画像データでもよく、その他の各電磁界分布の特徴を表すデータである。また、近似判断基準情報とは、上記電磁界分布情報に近似していると判断できる基準データであり、予め定められた値のデータである。例えば、電磁界分布算出部７１にて算出された電磁界分布や温度分布と、予め電磁界分布記憶部８４に記憶された電磁界分布や温度分布とが、マッチングされて近似するか判断する場合には、そのマッチングの処理プログラムと近似するとされる許容率が記憶されている。
【００６４】
但し、電磁界分布情報は、各ＴＭ，ＴＥモードの電磁界分布や温度分布にかかる情報が記憶されていることに限定されない。電気力線の密状態部分、あるいは、特定の温度分布箇所が、内部突出部１１，１２間の特定の箇所（被加温体の特定の箇所）に集中していることを表す電磁界分布や温度分布にかかる情報であってもよい。そして、シミュレーションによる解析結果が、この記憶された電磁界分布や温度分布に一致、あるいは、近似しているかを判断してもよい。
【００６５】
そして、近似しているか否かの判断は、電磁界分布算出部７１にて行われ、近似すると判断された場合には、その旨及びその共振周波数が共振周波数記憶処理部７３に通知され、その共振周波数が共振周波数記憶部８３に記憶される。これにより、発生する電磁界分布、すなわち、加温箇所が予めわかる共振周波数を設定することができ、被加温体Ａの加温対象部ａに適切に対応した局所加温を行うことができる。このとき、上述同様に、共振周波数と共に、電磁界分布情報も記憶しておくと、後の加温時に表示部などを介して電磁界分布を参照してより適切な共振周波数を選択設定することができる。
【００６６】
また、電磁界分布算出部７１では、算出した電磁界分布を参照して、電気力線が密状態となる部分が、被加温体情報記憶部８２に記憶されている被加温体Ａの位置情報を参照して、その配置位置と一致している場合には、当該被加温体を効果的に加温することできる電磁界分布であるため、そのときの共振周波数を共振周波数記憶処理部７３を介して記憶する。なお、上記処理は、電気力線の密状態部分に着目せず、温度分布を参照して、温度が４２℃〜４３℃になる箇所が、被加温体Ａの配置位置と一致している場合に、その時の共振周波数を記憶するよう作動してもよい。さらには、予め被加温体情報として、加温対象部ａを表す加温領域の三次元位置情報及び形状等を含む加温位置情報が被加温体情報記憶部８２（加温領域記憶部）に記憶されており、かかる加温位置情報に基づいて、加温対象部ａに、シミュレーションにて算出して記憶された電磁界分布にかかる情報、例えば、電気力線の密状態部分や予め定められた温度（例えば、４２〜４３℃）の部分が一致する場合に、その共振周波数を記憶するよう作動してもよい。
【００６７】
なお、加温時には、コントロール部４にて、上記加温位置情報と共振周波数における複数の電磁界分布の情報とを照合して、加温対象部とその加温可能な位置とが一致、あるいは、近似する共振周波数を選択設定して、かかる共振周波数の高周波電力を空胴共振器１に供給するよう制御する機能も有する（加温パターン照合機能、最適周波数選択機能）。そして、このときの加温パターン照合及び最適周波数の選択は、予めその判断基準情報が記憶されており、これに基づいて実行される。
【００６８】
さらに、電磁界分布算出部７１は、空胴共振器１の内部突出部１１，１２の端面の面積が変化するよう、共振器情報に含まれる形状情報を変化させて、電磁界分布や温度分布を算出するシミュレーションを行うよう作動する機能も有する。例えば、本実施例では、内部突出部１１，１２の端面形状は円形状であるので、その半径を変化させて、電磁界分布や温度分布を算出する。そして、算出された電磁界分布や温度分布に基づいて、上述同様に、被加温体Ａの位置などに応じた適切な共振周波数の記憶を行う。このとき、両方の内部突出部１１，１２の端面の面積が一致するよう変化させてもよく、いずれか一方の内部突出部１１，１２の端面の面積だけが変化するよう形状情報を変化させてもよい。
【００６９】
また、電磁界分布算出部７１は、内部突出部１１，１２の形状だけでなく、内部突出部１１，１２の被加温体に対する端面位置、すなわち、空胴共振器の形状情報を変化させたり、逆に、被加温体の位置、すなわち、被加温体の位置情報を変化させて、電磁界分布や温度分布を算出するようシミュレーションしてもよい。
【００７０】
ここで、上述したように、共振周波数記憶処理部７３が記憶する共振周波数における加温状態の特徴を、図９乃至図１４を参照して説明する。まず、図９は、空胴共振器１内の電磁波の共振状態が、高次電磁界モードである場合の特徴を説明する図である。この図には、最低次の共振モードであるＴＭ０１０モード（図９における（ｂ）のグラフ）に近似した電磁界分布における正規化温度（（Ｔ−Ｔｏ）／（Ｔｍａｘ−Ｔｏ））分布と、高次共振モードであるＴＭ０１２モード（図９における（ａ）のグラフ）に近似した電磁界分布における正規化温度分布を示したものである。これを参照すると、高次共振モードの方がその中央部付近をより局所的に加温することが可能であることがわかる。特に、正規化温度０．９５に注目すると、α１／α２＝０．６５であり、ＴＭ０１２モードに近似した電磁界分布を生じさせる共振周波数を用いると、ＴＭ０１０モードに近似した電磁界分布よりも、６５％程度に局所加温することが可能である。このことから、被加温体の加温領域に応じて電磁界モードを選択することで、より効率よく局所加温することができる。
【００７１】
また、内円筒形状である内部突出部１１，１２の端面の直径を変えてシミュレーションしたときの温度分布の変化を、図１０乃至図１２を参照して説明する。図１０に示すように、内円筒径をｄ＝５，１０，２０ｃｍと小さくしていくにつれて、より局所的に加温することが可能であることがわかる。なお、図１０の場合における空胴共振器自体の外形は８０ｃｍである。また、空胴共振器の外形が４０ｃｍにおいて、内円筒径をｄ＝５，１０，１５，２０ｃｍに変化させたときの内円筒端面に対して平行な方向への局所加温領域について詳しく見ると、図１１（ａ）に示すように、かかる方向には内円筒径が小さくなるにつれて、局所加温領域が狭まっていることがわかる。一方、内円筒の対向する方向、すなわち、空胴共振器の軸方向への局所加温領域は、図１１（ｂ）に示すように、内円筒径が大きくなるにつれて狭まっていくことがわかる。さらに、異なる内円筒径の場合における解析結果を図１２に示す。この図においては、空胴共振器の外形が１２０ｃｍであり（図１３，１４においても同じ）、図１２（ａ）は周波数ｆ＝９５．４ＭＨｚで内円筒の直径を４０ｃｍ、図１２（ｂ）は周波数ｆ＝１０５．３ＭＨｚで内円筒の直径を２０ｃｍ、図１２（ｃ）は周波数ｆ＝１１７．４ＭＨｚで内円筒の直径を１０ｃｍ、として、被加温体Ａ内での最高温度が４３℃となるようそれぞれ加温電力を制御した。そして、図１２（ｄ）は、各内円筒に対する正規化温度を示したものである。これらの図を見ても判るように、内部突出部１１，１２である内円筒径を小さくすることで、より各所加温することが可能である。これにより、被加温体Ａが人体であり、その加温対象部ａが癌組織である場合には、癌組織の位置や大きさに応じて使用する内円筒を選択しつつ、より好適な共振周波数をシミュレーションにより調べて記憶しておくことで、より効果的な局所加温を実現することができる。従って、これらの特性を考慮した加温領域の設定が可能となる。
【００７２】
次に、被加温体Ａの位置を変更したときの加温箇所の変化を解析した様子を、図１３を参照して説明する。図１３（ａ）は周波数ｆ＝９４．７ＭＨｚで、被加温体Ａの位置を内部突出１１，１２間における中央の位置から下方（ｚ方向）に４ｃｍ移動したときの温度分布を示し、図１３（ｂ）は周波数ｆ＝９１．８ＭＨｚで、被加温体Ａの位置を内部突出１１，１２間における中央の位置から下方に８ｃｍ移動したときの温度分布を示す。そして、図１３（ｃ）は、被加温体Ａを内部突出部間の中央に配置したとき（Ｌ＝０）と、上記図１３（ａ）のとき（Ｌ＝４）と、図１３（ｂ）のとき（Ｌ＝８）との正規化温度を示したものである。これらの図を見ると、加温箇所にほぼ変化はないものの、わずかではあるが、その移動方向に移動することがわかる。従って、患者の位置を調整することで、より加温対象部ａに対応した局所加温を行うことができる。
【００７３】
さらに、互いに対向して配置された２つの内部突出部１１，１２の内円筒径をそれぞれ異なるよう変更した場合の解析結果を、図１４を参照して説明する。ここで、上方に位置する内円筒径をｄ１、下方に位置する内円筒径をｄ２とし、この場合に、被加温体Ａの位置も移動する（中央に対して下方にＬｃｍだけ移動する）。そして、図１４（ａ）は、ｄ１＝４０ｃｍ，ｄ２＝１０ｃｍ、Ｌ＝８のときの被加温体Ａの温度分布である。この図を見ると、被加温体の局所加温部が下方に位置していることが判る。すなわち、小さい径の内円筒側に加温箇所が移動することとなる。このことは、図１４（ｂ）の他の場合との比較図からもわかる。
【００７４】
このように、上記共振周波数を算出する装置では、空胴共振器１内に被加温体Ａを配置したときの電磁界分布（温度分布を含む）の様子をシミュレーションに解析することで、被加温体の加温箇所を効率よく加温することが可能な共振周波数を算出することができ、かかる周波数を加温装置に予め記憶しておくことで、上述同様に簡易な操作にて効果的に加温することが可能となる。特に、空胴共振器の形状など、すなわち、内部突出部の端面面積や突出位置、さらには、空胴共振器内における被加温体の位置を変化させてシミュレーションを行うことで、被加温体の加温箇所に応じた適切な共振周波数を見つけることができ、より効果的な加温を行うことができる。従って、人体内に局所的に生じる癌細胞のみを加温して死滅させることができ、より効率のよい治療装置となる。
【実施例３】
【００７５】
次に、本発明の第三の実施例について説明する。本実施例における発明は、上記実施例２と同様に、共振周波数を算出する装置が組み込まれた加温装置である。本実施例では、共振周波数を算出すると共に、そのときの電磁界分布を算出するための必要な情報である被加温体の大きさや電気的特性等の情報を、被加温体Ａ自身を測定して取得する被加温体情報取得手段を備えている。
【００７６】
この被加温体情報取得手段は、例えば、一般的に検査として行うＣＴ画像、ＭＲＩ画像を取得する装置を用いることで実現できる。すなわち、これらの装置を用いることで、被加温体Ａである人体の電気的特性や形状情報を取得することができる。また、上述した加温対象部ａである被加温領域の三次元位置及び形状等を含む加温位置情報も取得して上述した被加温領域記憶部に記憶しておくことも可能である。但し、オペレータなどが別途入力してもよい。
【００７７】
そして、その共振周波数を算出する装置を組み込んだ加温装置の構成を、図１５に示す。この図に示す共振周波数算出装置は、被加温体情報取得手段であるＣＴスキャン装置９と、取得した被加温体情報を用いて当該被加温体によって特定される共振周波数等を算出するコンピュータ５と、により構成されている。
【００７８】
そして、使用する際には、ＣＴスキャン装置９に被加温体Ａを配置して、その電気的特定情報や形状情報などを取得する。その後、取得した被加温体情報と、予め入力された空胴共振器の情報とに基づいて、コンピュータ５にて上述したようにシミュレーションにより種々の周波数の高周波電力を供給したときの共振周波数、及び、電磁界分布を算定する。このとき、共振したときの周波数を全て加温装置側のコンピュータ５に送信してコントロール部４に記憶しても良く、あるいは、上述したように、被加温体Ａの加温対象部ａの位置を局所的に加温できる共振周波数を記憶しても良い。その後、被加温体Ａを空胴共振器１内に配置して、上記記憶した共振周波数のうち、最適な共振周波数を選択設定することで、最適共振周波数の高周波電力を供給することでき、電磁界の作用にて被加温体を加温することができる。
【００７９】
なお、加温時に共振周波数を設定する際には、各共振周波数毎の電磁界分布情報をコンピュータ５のディスプレイに表示し、これを参照した上でオペレータにて選択設定されてもよい。また、上述したように、コントロール部４にて、被加温体の被加温領域を特定する加温位置情報と共振周波数における複数の電磁界分布の情報とを照合して、加温対象部とその加温可能な位置とが一致、あるいは、近似した共振周波数を選択設定して、かかる共振周波数の高周波電力を自動的に空胴共振器１に供給するよう制御するようにしてもよい。
【００８０】
このような構成にすることにより、まず、空胴共振器内に配置される被加温体の電気的特性、空胴共振器内における位置、形状などの情報が計測あるいは外部装置からの入力により装置にて取得されて記憶される。その後、予め入力された空胴共振器の電気的特性、形状などの情報と、上記取得された被加温体の情報に基づいて、シミュレーションにて任意の周波数の高周波電力が供給され、そのときの共振状態が調べられる。すると、各被加温体に応じて当該被加温体を加温するために適した共振点が特定され、また、このときの電磁界分布情報が算出され、共振周波数と共にそのときの電磁界分布情報が装置内に記憶される。その後、電磁界分布情報と、被加温体の加温位置情報に基づいて、最適な加温が可能な共振周波数が自動的に、あるいは、オペレータにて選択設定され、被加温体を容易かつ適切に局所加温することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明である局所加温装置は、人体内部の癌組織を加温して死滅させるという加温治療に用いることができ、医療用機器として製造可能であるため、産業上利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】加温装置の構成を示す説明図である。図１（ａ）はその構成の概略図であり、図１（ｂ）は空胴共振器の構成を示す断面図である。
【図２】空胴共振器に生じる電磁界分布を示す説明図である。図２（ａ）は、本発明における空胴共振器内に生じる電磁界分布の一例を示す図である。図２（ｂ）（１）〜（４）は、円筒空胴共振器内に生じる電磁界分布の一例を示す図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、円筒空胴共振器内における電界強度分布を示す図である。
【図４】図４（ａ），（ｂ）は、本発明における空胴共振器内に被加温体を配置したときの温度分布を示す図である。
【図５】図５（ａ），（ｂ）は、本発明における空胴共振器内に被加温体を配置したときの温度分布を示す図である。
【図６】図６（ａ），（ｂ）は、本発明における空胴共振器内に被加温体を配置したときの温度分布を示す図である。
【図７】図７（ａ），（ｂ）は、本発明における空胴共振器内に被加温体を配置したときの温度分布を示す図である。
【図８】共振周波数を算出する装置であるコンピュータの構成を示す機能ブロック図である。
【図９】電磁界分布を変えた時の被加温体の温度分布変化を説明する図である。
【図１０】内部突出部の円筒径を変更したときの被加温体の温度分布変化を説明する図である。
【図１１】内部突出部の円筒径を変更したときの被加温体の温度分布変化を説明する図である。図１１（ａ）は、内部突出部端面に沿った方向における加温箇所の変化を示し、図１１（ｂ）は、内部突出部の突出方向における加温箇所の変化を示す図である。
【図１２】内部突出部の円筒径を変更したときの被加温体の温度分布変化を説明する図である。図１２（ａ）〜（ｃ）は、円筒径を変化したときの被加温体内部の温度分布変化の様子を示す図であり、図１２（ｄ）は、温度分布を正規化したときの図である。
【図１３】空胴共振器内における被加温体の配置位置を変更したときの被加温体の温度分布変化を説明する図である。図１３（ａ），（ｂ）は、被加温体の配置位置を変化したときの被加温体内部の温度分布変化の様子を示す図であり、図１３（ｃ）は、温度分布を正規化したときの図である。
【図１４】内部突出部の円筒径を変更したときの被加温体の温度分布変化を説明する図である。図１４（ａ）は、上下の円筒径が異なるよう変化させたときの被加温体内部の温度分布変化の様子を示す図であり、図１４（ｂ）は、温度分布を正規化したときの図である。
【図１５】実施例３における局所加温装置の構成を示す概略図である。
【図１６】図１６（ａ），（ｂ）は、従来例における加温装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  空胴共振器
２  安定化電源（高周波電力供給手段）
３  ＲＦアンプ（高周波電力供給手段）
４  コントロール部（主制御部）
１１，１２  内部突出部
Ａ  被加温体
ａ  加温対象部
【図１】
2005230278.tif 000009
【図２】
2005230278.tif 000010
【図８】
2005230278.tif 000011
【図９】
2005230278.tif 000012
【図１０】
2005230278.tif 000013
【図１１】
2005230278.tif 000014
【図１５】
2005230278.tif 000015
【図１６】
2005230278.tif 000016
【図３】
2005230278.tif 000017
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１２】
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【図１３】
2005230278.tif 000023
【図１４】
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